四方同步伺服系統在電液伺服注塑機上的應用

一、注塑機原理與工藝介紹

注塑機是一種專(zhuān)用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當加熱熔化后，加高壓快速流入模,經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。

注塑機的一個(gè)工作循環(huán)包括如下運作：

(1)鎖合模：模板快速接近定模板，且確認無(wú)異物存在時(shí)，系統轉為高壓，將模板鎖合;

(2)注射臺前移：噴嘴與模具緊貼;

(3)注射：注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔;

(4)保壓、冷卻：通過(guò)此動(dòng)作，使模腔內的塑料制品冷卻成形;

(5)預塑：傳統上應用液壓馬達驅動(dòng)螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推進(jìn)行預塑。螺桿后退到預定位置，停止轉動(dòng)，準備下一次注射;

(6)注射臺后退，開(kāi)模;

(7)頂出制品。

液壓系統通過(guò)油泵和不同閥門(mén)的配合產(chǎn)生壓力和流量，提供油缸和液壓馬達所要求的推動(dòng)力和移動(dòng)速度。

二、注塑機常見(jiàn)方案對比

1、傳統注塑機系統方案：

傳統定量泵注塑機是采用定量泵供油的，注塑過(guò)程的各個(gè)動(dòng)作對速度、壓力的要求不一樣，它是通過(guò)注塑機的比例閥采用溢流調節的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個(gè)過(guò)程中，馬達的轉速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執行動(dòng)作是間隙性的，也并不可能是滿(mǎn)負載的，因此定量供油浪費了很大的能量。

2、變頻改造方案：

變頻改造方案比傳統的定量泵方案節能，通過(guò)將比例流量閥的電流/壓力信號同時(shí)輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過(guò)控制油泵電機的轉速，油泵的實(shí)際流量正比于電機的轉速，油泵的功率因此也正比于電機的轉速，起到了節能的目的，其節能效果從25%至50%的范圍內不等。

3、同步伺服改造方案：

伺服改造方案原理與方案2在油泵上的驅動(dòng)不一樣。方案2由普通異步電機與變頻器驅動(dòng)，而伺服方案中油泵的驅動(dòng)由永磁同步伺服電機和伺服驅動(dòng)器組成(如圖1)

圖1 注塑機同步伺服方案

同步伺服方案與普通變頻異步電機驅動(dòng)方案相比，具有節能率高、效率高、成品率高等優(yōu)點(diǎn):

?伺服驅動(dòng)器結合同步伺服電機，低頻轉矩大，轉速精度高，成品穩定性更高;

?伺服驅動(dòng)系統動(dòng)態(tài)響應快，轉矩響應時(shí)間小，提高工藝效率;

?實(shí)時(shí)檢測壓力反饋，對壓力、流量作出響應的調整，電機的輸出功率與其負荷相匹配，與注塑機整個(gè)工藝完全吻合，在不影響生產(chǎn)效率的前提下實(shí)現高效節能;

?同步電機轉子無(wú)勵磁，每安培出力大，更節能;

?伺服驅動(dòng)電機液壓能耗要比傳統注塑機節能30~70%。

圖2三種油泵方案節能對比圖

三、四方伺服注塑機方案介紹

四方注塑機同步伺服油泵系統方案，以CA500系列重載型伺服驅動(dòng)器為控制平臺，搭配電液注塑伺服專(zhuān)用適配卡和旋變適配卡，與CM500同步電機組成伺服閉環(huán)控制系統。

圖3 伺服系統電氣配線(xiàn)圖

四方伺服注塑機方案特點(diǎn)

1、CA500伺服驅動(dòng)器特點(diǎn)：

? CA500伺服驅動(dòng)器結合CM500同步伺服電機，低頻轉矩大，0.5HZ可以達到220%的額定轉矩;

? CA500伺服驅動(dòng)器動(dòng)態(tài)響應快，轉矩響應時(shí)間小于5ms;穩速精度達到±0.02%;

? 針對注塑機在特定工藝環(huán)節短時(shí)間大電流沖擊的要求，CA500采用大余量重載設計，額定負載120%長(cháng)期運行，160%持續60秒，200%持續1秒;

? 全系列內置制動(dòng)單元，節省安裝空間和外置制動(dòng)單元成本;

? 專(zhuān)為電液伺服注塑機開(kāi)發(fā)的PID模塊，精準控制油壓，壓力波動(dòng)低于±0.5bar，維持系統的壓力快、準、穩達到設定的壓力和流量;

? 可擴展的開(kāi)放式平臺設計，標配CAN通訊接口，多種通訊協(xié)議格式可選，適應各類(lèi)注塑機電腦系統;

? 系統具有多泵合流及多泵分流控制功能，可最大限度降低系統成本，縮短用戶(hù)的制品工藝周期，提高效率;

? 簡(jiǎn)化的調試功能(四方電機免調試)，最大程序減少客戶(hù)調試參數，安裝使用方便。

2、CM500交流永磁伺服電機特點(diǎn)：

? CM500伺服電機噪音低、振動(dòng)及轉動(dòng)慣量小、響應速度快、運行平穩、結構緊湊、功率密度高;

? CM500電機采用高性能稀土永磁材料，抗去磁能力強。電機轉子采用特殊結構和工藝，外殼防護等級為IP54，絕緣等級為F級，保證電機運行中的可靠性;

? 采用堅固耐用的無(wú)刷旋轉變壓器作為反饋元件，能適應高溫、震動(dòng)、灰塵、油污等各種惡劣環(huán)境。

四、小結

本文介紹了一種基于四方CA500系列重載型伺服驅動(dòng)器和CM500同步伺服電機在注塑機伺服系統上應用，本方案具有高效的節電功能，其節電率能達40~90%，且系統響應快，運行穩定可靠，保護功能強大，操作簡(jiǎn)單方便。既能夠滿(mǎn)足注塑成型工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設備維護費用，為用戶(hù)創(chuàng )造了良好的經(jīng)濟效益。目前已成功應用于多個(gè)注塑機伺服應用系統。